DE69013543T2 - Process for modifying a metal complex. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum chemischen Modifizieren eines Metallkomplexes. Mehr im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, bei dem die Reaktion zur chemischen Modifikation eines Metallkomplexes, der nur schwierig chemisch modifizierbar war, wirksam ausgeführt werden kann.The present invention relates to a method for chemically modifying a metal complex. More particularly, the present invention relates to a method in which the reaction for chemically modifying a metal complex which has been difficult to chemically modify can be efficiently carried out.
Bisher war ein Verfahren bekannt,bei dem ein Käfigeinschluß bzw. Clathrat dazu benutzt wurde, wirksam eine organische Umsetzung auszuführen. Es waren einige Fälle bekannt, bei denen verschiedene anorganische Reaktanten mittels Kryptanden oder Kronenethern in nicht wässerigen Lösungsmitteln löslich gemacht wurden, um verschiedene Umsetzungen auszuführen.Previously, a method was known in which a cage inclusion or clathrate was used to effectively carry out an organic reaction. There were some cases known in which various inorganic reactants were made soluble in non-aqueous solvents using cryptands or crown ethers to carry out various reactions.
So fand Simmons zum Beispiel, daß eine Oxidationsreaktion, wie sie durch Gleichung (I) gezeigt ist, glatt durch Auflösen von Kaliumpermanganat in Benzol mittels Dicyclohexyl-18-krone-6 ausgeführt werden kann (D. J. Sam. H.E. Simmons, JACS., 94, 4020 (1972)). BenzolFor example, Simmons found that an oxidation reaction as shown by equation (I) can be smoothly carried out by dissolving potassium permanganate in benzene using dicyclohexyl-18-crown-6 (DJ Sam. HE Simmons, JACS., 94, 4020 (1972)). benzene
Dies wird auch für Anwendungen auf eine nukleophile Substitutionsreaktion, eine Veresterungsreaktion, eine Anionenpolymerisation, eine Decarboxylierungsreaktion usw. benutzt. Diese Anwendungen sind in "Crown Ether Chemistry" (Kagaku Zokan, 74, (1978), veröffentlicht durch Kagakudojin) beschrieben.This is also used for applications to a nucleophilic substitution reaction, an esterification reaction, an anion polymerization, a decarboxylation reaction, etc. These applications are described in "Crown Ether Chemistry" (Kagaku Zokan, 74, (1978), published by Kagakudojin).
Es war jedoch kein Fall bekannt, bei dem eine solcher Kryptanden- oder Kronenether-Einschluß für die chemische Modifikation eines Metallkomplexes selbst benutzt wurde. Auch hinsichtlich der Nutzung des Kryptanden- oder Kronenether-Einschlußes zum Auflösen eines Komplexes in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel ist ein kürzlicher Bericht von T. Taura der einzige. Dieser Bericht betrifft einen Fall, bei dem ein anionischer Metallkomplex in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel mittels eines Kryptanden oder Kronenethers aufgelöst wird, woraufhin die Wechselwirkung zwischen dem Komplex und dem Lösungsmittel untersucht wird (T. Taura, Inorg. Chem., 1988, 27, 2845). Auch in dieser Untersuchung wird die Anwendung einer organischen Reaktion, wie eine chemische Modifikation, nicht betrachtet, und der benutzte Ligand war von einer nicht reaktiven Art.However, no case was known in which such a cryptand or crown ether inclusion was used for the chemical modification of a metal complex itself. Also regarding the use of the cryptand or crown ether inclusion for the dissolution of a complex in a non-aqueous solvent, a recent report by T. Taura is the only one. This report concerns a case in which an anionic metal complex is dissolved in a non-aqueous solvent by means of a cryptand or crown ether, after which the interaction between the complex and the solvent is investigated (T. Taura, Inorg. Chem., 1988, 27, 2845). In this study, too, the application of an organic reaction, such as a chemical Modification was not considered, and the ligand used was of a non-reactive type.
Um einen Metallkomplex an verschiedenen Trägern, wie einem Träger für Flüssigkeitschromatographie, einer Membran oder einer Glasoberfläche durch eine kovalente Bindung zu befestigen, ist es erforderlich, den Ligandenteil des Komplexes chemisch zu modifizieren. Es ist jedoch praktisch unmöglich, einen Metallkomplex chemisch zu modifizieren, der in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel unlöslich ist. Es war daher üblich, die Modifikation auf der Stufe eines Liganden vor der Bildung des Komplexes auszuführen, und die Anwendung in diesem Gebiet ließ man unbeachtet.In order to attach a metal complex to various supports such as a liquid chromatography support, a membrane or a glass surface by a covalent bond, it is necessary to chemically modify the ligand part of the complex. However, it is practically impossible to chemically modify a metal complex that is insoluble in a non-aqueous solvent. It has therefore been common to carry out the modification at the stage of a ligand before the formation of the complex, and the application in this field has been neglected.
Die vorliegenden Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen ausgeführt, um die Nutzung und Brauchbarkeit von Metallkomplexen durch selektives Ausführen der chemischen Modifikation ohne Änderung der Koordinationsfunktion der Liganden auszudehnen.The present inventors have conducted extensive investigations to expand the utilization and utility of metal complexes by selectively carrying out the chemical modification without changing the coordination function of the ligands.
Zuerst wurde versucht, organisch chemische Reaktionen der Metallkomplexe, insbesondere in nicht-wässrigen Lösungsmitteln, auszuführen, doch zeigten die Komplexe keine beträchtliche Reaktion, und alle Versuche waren mit der Rückgewinnung der Ausgangsmaterialien vergeblich. Weiter wurde versucht, nur die funktionellen Gruppen, die nicht an der Koordination zwischen Liganden teilnahmen, als eine Vorbehandlung selektiv chemisch zu modifizieren, doch eine solche chemische Modifikation erwies sich als schwierig und erforderte ein langes Verfahren.At first, attempts were made to carry out organic chemical reactions of the metal complexes, especially in non-aqueous solvents, but the complexes did not show any significant reaction and all attempts were unsuccessful in recovering the starting materials. Further attempts were made to chemically modify selectively only the functional groups that did not participate in the coordination between ligands as a pretreatment, but such chemical modification proved difficult and required a long procedure.
Bei einer weiteren Untersuchung wurde es als möglich festgestellt, eine solche chemische Modifikationsreaktion einfach und wirksam durch Einsatz einer Kronenverbindung oder eines Kryptanden auszuführen, die bisher nicht benutzt worden sind. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Feststellung gemacht.Upon further investigation, it was found possible to carry out such a chemical modification reaction simply and effectively by using a crown compound or a cryptand, which have not been used heretofore. The present invention was made on the basis of this finding.
Ein Verfahren zu chemischen Modifizieren eines Metallkomplexes umfaßt die Herstellung eines in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel löslichen Kryptanden- oder Kronenether-Komplexes mit einem Gegenkation eines Metallkomplexes aus diesem in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel unlöslichen Metallkomplex und einem Kryptanden oder Kronenether und dann Umsetzen funktioneller Gruppen des Metallkomplexes, die an der Koordination des Metallkomplexes nicht teilnehmen, mit einem organischen Reagenz in Gegenwart eines Reaktionsvermittlers.A method for chemically modifying a metal complex comprises preparing a metal complex in a non-aqueous solvent-soluble cryptand or crown ether complex with a counter cation of a metal complex of this non-aqueous solvent-insoluble metal complex and a cryptand or crown ether and then reacting functional groups of the metal complex which do not participate in the coordination of the metal complex with an organic reagent in the presence of a reaction mediator.
Weiter schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines chemisch modifizierten Liganden, umfassend das Entfernen des zentralen Metalles aus dem durch das obige chemische Modifikationsverfahren chemisch modifizierten Metallkomplex.Further, the present invention provides a process for producing a chemically modified ligand comprising removing the central metal from the metal complex chemically modified by the above chemical modification process.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.In the following, the present invention will be described in more detail with reference to the preferred embodiments.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "chemische Modifikation" eine Modifikation, wie eine Acetylierung, Succinyl-Modifizierung, Aminierung oder Benzoyl-Modifizierung.In the present invention, the term "chemical modification" means a modification such as acetylation, succinyl modification, amination or benzoyl modification.
In der vorliegenden Erfindung wird ein ein Gegenkation einfangendes Mittel, wie ein Kronenether oder ein Kryptand, benutzt.In the present invention, a countercation trapping agent such as a crown ether or a cryptand is used.
Das nicht-wässerige Lösungsmittel kann geeigneterweise ausgewählt sein in Abhängigkeit von der Umsetzung oder dem Metallkomplex. Es wird üblicherweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, aprotischen polaren Lösungsmitteln und aprotischen nichtpolaren Lösungsmitteln.The non-aqueous solvent may be suitably selected depending on the reaction or the metal complex. It is usually selected from the group consisting of alcohols, aprotic polar solvents and aprotic non-polar solvents.
Die funktionellen Gruppen, die an der Koordination des Metallkomplexes nicht teilnehmen, können Hydroxy-, Amino-, Keton-, Epoxy-, Isocyanat-, Ester- oder Amido-Gruppen sein.The functional groups that do not participate in the coordination of the metal complex can be hydroxy, amino, ketone, epoxy, isocyanate, ester or amido groups.
Als das organische Reagenz wird ein übliches Mittel für eine organische Reaktion benutzt. Es kann zum Beispiel ein Säureanhydrid, Lacton, Lactam, Isocyanat, eine Aminoverbindung oder eine Carboxyverbindung sein.As the organic reagent, a common agent for an organic reaction is used. It can be, for example, an acid anhydride, lactone, lactam, isocyanate, an amino compound or a carboxy compound.
Der Reaktionsvermittler bzw. das Hilfmittel für die Umsetzung kann zum Beispiel ein Reagenz sein, das für eine übliche organische chemische Reaktion erforderlich ist, wie eine organische Base, im Falle einer Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einem Säurehalogenid oder einer Hydroxylgruppe mit einem Säureanhydrid oder Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) im Falle der Kondensation einer Aminogruppe mit einer Carboxylgruppe.The reaction mediator or auxiliary agent for the reaction can, for example, be a reagent required for a usual organic chemical reaction, such as an organic base in the case of a reaction of a hydroxyl group with an acid halide or of a hydroxyl group with an acid anhydride or dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in the case of the condensation of an amino group with a carboxyl group.
Weiter wurde festgestellt, daß es durch Einsetzen eines Metalles mit einer geringen Stabilitätskonstanten als dem zentralen Metall des Metallkomplexes nach Abschluß der obigen Reaktion der funktionellen Gruppen, die an der Koordination nicht teilnehmen,möglich ist, einen modifizierten Liganden durch eine Umsetzung zur Entfernung des zentralen Metalles (zum Beispiel durch ein Verfahren mittels eines Ligandenaustauschharzes) zu isolieren.It was further found that by employing a metal with a low stability constant as the central metal of the metal complex after completion of the above reaction of the functional groups not participating in the coordination, it is possible to isolate a modified ligand by a reaction to remove the central metal (for example, by a ligand exchange resin process).
Wie im Vorstehenden beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Metallkomplex, der bisher nur schwierig modifiziert werden konnte, in einem nicht-wässerigen Lösungsmittel unter Einsatz einer Verbindung, die die Fähigkeit eines Kryptanden oder Kronenethers zur Bildung einer Einschlußverbindung hat, aufzulösen und nur die funktionellen Gruppen, die an der Koordination nicht teilnehmen, leicht selektiv chemisch zu modifizieren, und es ist möglich, durch Trennen des Metalles und des Liganden des Metallkomplexes einen chemisch modifizierten Liganden zu erhalten, .As described above, according to the present invention, it is possible to dissolve a metal complex, which has been difficult to modify, in a non-aqueous solvent using a compound having the ability of a cryptand or crown ether to form an inclusion compound, and to easily chemically modify only the functional groups not participating in coordination selectively, and it is possible to obtain a chemically modified ligand by separating the metal and the ligand of the metal complex.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf solche spezifischen Beispiele beschränkt ist.In the following, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, it should be understood that the present invention is in no way limited to such specific examples.
Im folgenden steht dhpta für 1,3-Diamino-2-hydroxypropantetraessigsäure, Ac für Acetyl und Suc für Succinyl.In the following, dhpta stands for 1,3-diamino-2-hydroxypropanetetraacetic acid, Ac for acetyl and Suc for succinyl.
0,4 g (0,96 mmol) von K[Co(dhpta)] wurden in 20 ml einer Acetonitril-Lösung gelöst, die 0,4 g (1,06 mmol) des Kryptanden 222 enthielt. Dann wurden 0,12 g (0,98 mmol) von N,N-Dimethylaminopyridin und 0,5 g (5 mmol) von Acetanhydrid nacheinander hinzugegeben und die Mischung 3 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt.0.4 g (0.96 mmol) of K[Co(dhpta)] was dissolved in 20 mL of an acetonitrile solution containing 0.4 g (1.06 mmol) of the cryptand 222. Then, 0.12 g (0.98 mmol) of N,N-dimethylaminopyridine and 0.5 g (5 mmol) of acetic anhydride were added sequentially and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours.
Das Produkt wurde in Form von Niederschlägen erhalten. Die Niederschläge wurden zum Erhalt eines acetylierten Komplexes gesammelt.The product was obtained as precipitates. The precipitates were collected to obtain an acetylated complex.
Dieser Komplex wurde in Wasser gelöst und die wässerige Lösung durch ein Kationenaustauscherharz (Dovex 50 w x 2, K&spplus;) geleitet und der Gelpermeation und erneuten Ausfällung aus Methanol unterworfen, wobei man 440 mg (Ausbeute: 80%) von K[Co(dhpta-OAc)] erhielt.This complex was dissolved in water and the aqueous solution was passed through a cation exchange resin (Dovex 50 w x 2, K+) and subjected to gel permeation and reprecipitation from methanol to obtain 440 mg (yield: 80%) of K[Co(dhpta-OAc)].
Mit der ¹³C-NMR-Analyse wurde das Produkt als ein acetyliertes Produkt bestätigt, da die Peaks des Carbonylkohlenstoffes einer Acetylgruppe bei 171,8 ppm und des Methylkohlenstoffes einer Acetylgruppe bei 20,2 ppm beobachtet wurden.By ¹³C NMR analysis, the product was confirmed as an acetylated product since the peaks of the carbonyl carbon of an acetyl group were observed at 171.8 ppm and the methyl carbon of an acetyl group at 20.2 ppm.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden 380 mg (Ausbeute: 80%) von K[Co(dhpta-OSuc)] unter Einsatz von 0,4 g (0,96 mol) von K[Co(dhpta)], 0,3 g (2 mmol) von Bernsteinsäureanhydrid, 0,12 g (0,98 mmol) von N,N-Dimethylaminopyridin und 15 ml CH&sub3;N erhalten.In the same manner as in Example 1, 380 mg (yield: 80%) of K[Co(dhpta-OSuc)] was obtained using 0.4 g (0.96 mol) of K[Co(dhpta)], 0.3 g (2 mmol) of succinic anhydride, 0.12 g (0.98 mmol) of N,N-dimethylaminopyridine and 15 ml of CH3N.
Durch ¹³C-NMR-Analyse wurde das Produkt als ein Succinyl-modifiziertes Produkt bestätigt, da Peaks von Carbonylkohlenstoff und Carboxylkohlenstoff bei 173,2 ppm bzw. 178,9 ppm beobachtet wurden.By ¹³C NMR analysis, the product was confirmed as a succinyl-modified product, since peaks of carbonyl carbon and carboxyl carbon were observed at 173.2 ppm and 178.9 ppm, respectively.
Ein Produkt, das in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durch Acetylieren von K[Co(dhpta)] erhalten worden war, gab man zu einer Mischung von Na&sub2;S H&sub2;O (20,0 g) und KOH (4 g), die auf 80ºC erhitzt war. Weiter wurde NaOH (50 g) hinzugegeben und die Mischung einige Minuten auf 100ºC erhitzt. Dann wurde Benzol (100 ml) hinzugegeben und die Mischung 30 Minuten am Rückfluß erhitzt. Die Mischung wurde abgekühlt. Dann goß man die Benzol-Lösung auf KOH-Pellets. Aus der Benzol-Lösung wurde dhpta-OAc (Hydrochlorid) mit einer konzentrierten wässerigen Chlorwasserstoffsäure-Lösung extrahiert und der Extrakt unter vermindertem Druck konzentriert.A product obtained by acetylating K[Co(dhpta)] in the same manner as in Example 1 was added to a mixture of Na₂S·H₂O (20.0 g) and KOH (4 g) heated to 80°C. Further, NaOH (50 g) was added and the mixture was heated to 100°C for several minutes. Then, benzene (100 ml) was added and the mixture was refluxed for 30 minutes. The mixture was cooled. Then, the benzene solution was poured onto KOH pellets. From the benzene solution, dhpta-OAc (hydrochloride) was extracted with a concentrated aqueous hydrochloric acid solution and the extract was concentrated under reduced pressure.
Das Produkt wurde durch IR-Analyse als dhpta- OAc bestätigt, da eine Absorption durch eine Acetylgruppe bei 1750 cm&supmin;¹ beobachtet wurde.The product was confirmed to be dhpta-OAc by IR analysis, as an absorption by an acetyl group was observed at 1750 cm-1.
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